Каков физический принцип работы датчика тока (чувствительного элемента)? Есть ли разница при использовании жесткой головы и гибкой петли?
Рис. 1 Физический принцип измерения тока
В основе измерения величины электрического тока прибором производства «Профотек» лежит применение эффекта Фарадея в кварцевом световоде. На рис. 1 можно увидеть, как используется эффект Фарадея для измерения электрического тока. Две световые волны — одна с правой, другая с левой круговыми поляризациями (серая и зеленая на рисунке) — вводятся в многовитковый волоконный контур, который охватывает проводник с током. Если тока в проводе нет, световые волны распространяются с одинаковой скоростью и на выход приходят с нулевой относительной разностью фаз. При наличии электрического тока в проводнике световод оказывается в продольном магнитном поле протекающего тока. При этом в световоде наводится циркулярное двулучепреломление, и скорость распространения световых волн по контуру становится разной. Следовательно, между волнами возникает временная задержка и относительный фазовый сдвиг φ. Если световод имеет однородную магнитооптическую чувствительность по длине, а волоконный контур замкнут (начало и конец чувствительного волокна в контуре совпадают), то связь фазового сдвига и тока выражается простой формулой φ = 2VNI, где V, N, I — магнитооптическая постоянная кварца, число витков и измеряемый ток соответственно. Таким образом, измерив относительный фазовый сдвиг между световыми волнами, мы получим информацию о величине тока. Фазовый сдвиг измеряется с помощью низкокогерентного волоконного интерферометра, входящего в состав обсуждаемого прибора.
С точки зрения физического принципа действия разница между жестким чувствительным контуром (жесткой головой) и гибкой петлей отсутствует.
Как жесткая голова, так и гибкая петля представляют собой замкнутый волоконный контур (одно- или многовитковый), в который вводятся две световые волны с ортогональными циркулярными поляризациями. Отличие можно увидеть в количестве используемых витков и в нюансах установки на токовую шину. Так, количество волоконных витков чувствительного контура определяется величиной и диапазоном измеряемого электрического тока и классом точности трансформаторов тока электронных оптических (ТТЭО). При этом на практике жесткая голова может иметь от 1 до 100 волоконных витков, а гибкая петля — от 1 до 20 витков.